对撞机上新的Higgs玻色子信号文献综述

 2023-08-17 16:51:49
  1. 选题背景和意义:

Higgs粒子的性质是人们一直关注的,直到2012年,CERN才通过实验确认了Higgs粒子的存在,但是我们对其性质的认识很少,所以更多的理论和实验研究是需要的。同时,我们希望在这个基础上探索超越标准模型的新物理,因为随着实验的能标逐渐提高,很多实验现象暗示着新物理即将出现。目前一种比较流行的方式是有效场论,利用不同能标的截断,寻找最接近的理论,目前人们研究地比较多的是6维的有效场论,也有人开始研究8维的。

为了讲理论与实验对照,我们需要计算出实验上的可观测量,即散射截面。计算散射截面有一些传统的方法,但是比较繁琐,所以目前比较流行一些新的计算散射振幅的方法,这些方法与粒子本身的性质有关,可以大大简化计算。

这个课题的目的是在有效场论的基础上,有现代的散射振幅的方法研究一些与Higgs衰变有关的过程,从而探索新物理。

  1. 课题关键问题及难点:

学习量子规范场论,重点学习QCD和Higgs机制;

学习现代的散射振幅方法;

学习有效场论;

三、文献综述(或调研报告):

对撞机是现代研究粒子物理甚至探索新物理的重要工具,通过测量对撞机上特定的散射过程,可以得到很多有用的信息,来检验现有理论的正确性,也可以尝试建立新的模型,是的人类对于基本物理学的认识更进一步。

通过量子场论来计算某一特定过程的散射截面,是研究粒子性质的重要方法。Michael E. Peskin[1]用讲义的形式系统地介绍了几种常见的计算对撞机上QCD振幅的方法,包括:旋量乘积、颜色编序、MHV振幅和Britto-Cachazo-Feng-Witten递归公式。Lance J. Dixon[2]介绍了几种现代的计算振幅的方法,有旋量-螺旋度公式、颜色编序、BCFW递归公式和分解性质。他还在另一篇文献中[3]介绍了另外几种计算散射振幅的有效方法,即首先用颜色和螺旋度的信息把振幅分解成小的规范不变的部分,然后研究这些小片的性质(它们的截断和极点)。还有其他的一些方法,有递归关系、特殊的规范和超对称重排。

Higgs粒子是当前粒子物理研究中的热点,虽然已经确认Higgs粒子是实际存在的,但是我们对于它的性质知之甚少,所以更进一步的研究是有必要的。Dawson[4]等人从实验和理论两个方面系统地介绍了我们对于Higgs粒子的认识过程,而且Higgs机制和对称性破缺有很大的关系。Djouadi[5]等人给出了计算标准模型下Higgs粒子的衰变宽度和中子—带点Higgs粒子在小型超对称扩展下的衰变宽度,他给出了对这类计算的一个易于运行且计算很快的程序。何红建等人[6]希望在LHC第二轮地实验的能标上找到更重的Higgs玻色子,通过重Higgs粒子衰变产生一对轻Higgs粒子的过程,计算了更重的Higgs粒子的质量在250—600GeV。Jing Ren[7]等人计算了在重Higgs粒子产生双Higgs粒子并衰变为4W的过程,希望在LHC的第二轮实验中找到证据。葛绍锋[8]等人计算了在正负电子对撞机Higgs工厂中,可以通过可观测量找到新物理的证据。

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